基樁－建築穩固的基礎
基樁－建築穩固的基礎 (Introduction of pile foundations)
國立臺灣大學土木工程學系四年級 陳鵬元
2016 年 2 月 6 日的高雄美濃地震造成南台灣嚴重的災情損害，其中除了台南永康的維冠金龍大樓倒塌外，更有許多樓房因為土壤液化而傾斜，使行政院決定公布各縣市的土壤液化潛勢區域，而立法院更於 3 月 25 日三讀通過「災害防救法部分條文修正案」，土壤液化首度列入災害項目。
土壤液化
地下水抽取對環境的影響
地下水抽取對環境的影響
經濟部水利署曾鈞敏副組長
何謂地下水？如何存在？
一般地下水的定義有二種，就廣義而言，凡是屬於地面以下的水分均稱為地下水；另就狹義而言，只要地層水達到飽和的水分即稱為地下水。在學術及資源應用上均採用狹義的定義。
地下水存在的型式可分為二大類（如圖一）：
1.自由地下水：為地下水面與不透水層之間的飽和帶地下水，其水面可自由起伏，而位於該自由含水層上取水的水井稱為「淺井」、「自由水井」等。
2.受壓地下水：居於上、下二層不透水層之間的含水層內所含的水，若鑿井取水至該含水層，則水面可上升到與補注源頭一樣高。在受壓含水層上取水的水井通常稱為「深井」、「受壓井」等。
圖一 地下含水層示意圖（資料來源：經濟部水利署）
地下水抽取對環境造成的負面影響
地下水是存在於土壤顆粒間的孔隙中，在飽和含水層中土壤固體顆粒與孔隙水體共同承擔土壤荷重及外加應力，其中，固體顆粒承受的應力稱為有效應力(effective stress)，孔隙水體則以水壓力承受。
當大量抽取地下水，補注水源來不及補充，使地下水水位長期處於下降趨勢時，由於孔隙水壓力減少，其原來由孔隙水體承受的應力轉嫁至固體顆粒承受，即造成土體的有效應力增加，此現象促成個別固體顆粒扭曲或破碎，以及因滑動或滾動而引起顆粒間的相對運動並趨向緊密排列，減少土壤孔隙，發生壓密作用(consolidation)，進而在地表面產生下陷的現象，我們稱為「地層下陷」。另於沿海地區，當地下水被抽取過多，上游的地下水來不及補充，淡水壓力面小於海水面時，就造成了「海水入侵」的現象。
新興綠建築技術：微生物仿生礦物沉積技術
新興綠建築技術：微生物仿生礦物沉積技術
國立臺灣大學環境工程學研究所楊政憲
前言
溫室效應與全球氣候變遷等全球暖化問題已受到國際重視， 1997年聯合國氣候變化委員會簽署「京都議定書」限制各國降低二氧化碳排放量，進行二氧化碳減量管制，其後各國陸續推動年度減量措施。臺灣也宣示全面推動綠建築政策，永續綠建築於近年逐漸受到國人重視，其中基地保水指標更是綠建築重要的一環。基地保水性能是指建築基地內自然土層及人工土層涵養水分及貯留雨水的能力，其保水性能越高，即表示其涵養雨水的能力越好，有益於土壤內的微生物活動，亦可改善土壤的活動，維護自然生態與環境平衡。[1]現階段各個新興建築皆以土壤壓實後鋪植地磚取代傳統水泥灌漿來達到生態環境平衡的效果，但經連日雨水侵蝕使其強度減弱，使土壤需要重新壓實，並增加土壤強度，故微生物仿生礦物沉積技術成為新的選擇。圖一所示為土壤侵蝕後強度減弱，導致地磚凹凸不平情形。
圖一 土壤侵蝕後強度減弱示意圖
微生物仿生礦物沉積技術
微生物碳酸鈣沉澱是一種生物性誘導碳酸鈣沉澱之原理，依據微生物的活性，在鈣離子充足的環境條件下既可發生碳酸鈣沉澱之現象。微生物仿生礦物沉積技術是將畜牧廢棄物當成探源，以微生物Bacillus pasteurii (B.P)誘導碳酸鈣沉積，使土壤固化，其反應方程式如下：
CO(NH2)2 + 2H2O → 2NH4+ + CO32−
Ca2+ + CO32− → CaCO3 ↓
此細菌在新陳代謝時產生尿素酶，可分解尿素產生銨離子及碳酸根離子。分解出的碳酸根離子再與土壤中的鈣離子發生反應，產生碳酸鈣沉澱，稱之為微生物誘導碳酸鈣沉積 (microbial induce calcium participation, MICP)，它是一種新穎的及環境友好型生物技術 [2]。此方法可使原本鬆散的土體結構，膠結成具有力學性質的土體，不僅土體強度增強，也保有土體原有的滲透性[3]。相較於傳統的水泥灌漿，將基地之土壤挖除並灌入化學性碳酸鈣，使其喪失良好的吸水、滲透、保水能力，並破壞土體中之生態環境，微生物仿生礦物沉積技術在土壤中加入尿素並使用B.P菌產生生物性碳酸鈣，利用碳酸鈣結晶將土壤中之顆粒膠結，產生類似砂岩的材料特性，使土壤中的孔隙依然能進行呼吸作用，故不影響其透水及保水能力，且可維持土壤中之環境生態。